摘  要：针对产品电老炼环节中损坏报废或开路导致老炼失败的问题进行调查，发现由短路导致的损坏报废比约为3%，开路导致电老炼失败时有发生，严重影响产品生产效率和质量控制。围绕这一问题，开展无线电探测器电老炼全过程监控和保护的研究，并进行了监控系统的承制与应用工作。该系统已获发明专利，是一款具有单套、多套产品实时监控、声光报警等集成多功能的无线电探测器电老炼监控系统，可实现对电老炼产品全状态监控保护。

关键词：无线电;探测器;电老炼;断电保护;开路报警

中图分类号：TP274      文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2021）01-0035-05

Development and Application of Radio Detector Electric Aging Monitoring System

HU Zongxu

（General Technology Department，The 10th Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation，

Chengdu  610036，China）

Abstract：In response to the problem of damage to the residential refining link，it has been investigated，and the damage caused by short-circuit failure is about 3%，and there is a failure of electric aging，which has occurred，seriously affecting product production efficiency and quality control. To solve this problem，the whole process monitoring and protection of radio detector electric aging are studied，and the monitoring system is designed and applied. The system has been patented. It has a multi-functional radio detector electric aging monitoring system，such as single set，multiple sets of product real-time monitoring，sound and light alarm. It can realize the full state monitoring and protection of electric aging products.

Keywords：radio;detector;electric aging;power off protection;open circuit alarm

0  引  言

無线电探测器近年来广泛应用于军民领域，具有无线接收、发射、调制解调功能，可通过特殊算法实现特定距离探测的新型电子产品。

电老炼筛选试验是指在一定时间内对元器件或产品施加一定的应力（通常是高于其正常使用的压力），如电压、电流、温度等，目的是剔除一些有缺陷的元器件，减少或消除因元器件失效而带来的损失，从而提高元器件或产品质量及可靠性。该筛选方法已在工业生产尤其是电子制造业、军工和航空航天领域中被广泛采用。

中国电子科技集团公司第十研究所是国内唯一一家能够研发和批量年产近7 000套军民用对应多种型号无线电探测器的单位，根据产品质量规范要求，无线电探测器在生产环节需要电老炼筛选试验，其目的是消除或减少产品质量隐患。而电老炼过程中异常产品的保护、全过程监控、掉电报警等措施对节约成本、提高效益，确保产品老炼筛选质量尤为重要。通过市场调研及渠道信息检索，目前尚无同类电老炼监控系统产品或替代品。鉴于此，提出并进行了“无线电探测器电老炼监控系统的研制与应用”工作。

1  电老炼监控系统的组成、工作原理及可靠性分析

1.1  电老炼监控系统的组成

该系统由电源稳压控制、定时开关机控制、电流检测、断电保护控制、状态指示等各部分电路组成，组成框图如图1所示。

由图1可以看出，无线电探测器电老炼监控系统启动后，外部+8 V供电加到稳压控制电路和定时开关机控制电路，稳压控制电路一组输出+5 V作为各电路的工作电压，另一组输出+3.5 V供各控制转换开关使用。定时开关机控制电路可实现对电老炼产品+8 V供电的控制，从而控制产品的开机或停机。定时开机开启+8 V经延时控制电路延时约800 ms，再通过电流转换控制电路经断电保护控制电路给电老炼产品上电，目的在于稳压输出的两组电压优先供给各控制电路以确保系统稳定，同时，通过延时后的+8 V减小了加电瞬间电流对被老炼产品的冲击伤害和不必要的干扰。电流转换控制电路负责使小电流转换为大电流，使其多套产品同时工作最大能承受+8 V 300 A左右的大电流通路。断电保护控制电路在没有收到断电指令时，对被老炼产品正常供电，在收到断电指令时立即启动电路功能，断开对无线电探测器的老炼产品供电。被监控保护的电老炼产品接通+8 V电源后，工作电流被电流检测电路实时跟踪和取样，将跟踪取样信号经空载转换开关电路传递给信号比较判断电路，判断结果分四路输出，分别代表四种状态，即（1）电老炼产品正常状态时，判断结果发送给工作指示电路，驱动工作指示灯点亮;（2）电老炼产品开路或工作电流减小时，判断结果发送给小电流启动预处理电路，经处理后传递给声光报警电路完成声音与旋转警示灯的故障提醒;（3）电老炼产品短路或工作电流增大时，判断结果发送给大电流启动预处理电路，经处理后分三路输出，一路输出断电保护指令传递给断电保护控制电路，启动断电保护功能，切断电老炼产品的+8 V供电，另一路输出到故障指示电路，驱动故障指示灯点亮作为故障提醒，还有一路输出给声光报警电路完成声音与旋转警示灯的故障提醒;（4）夹具有空缺位时，由于产品整批次电老炼通常为几十上百套产品，每组夹具放置30套，如果某组夹具有空缺，启动空载转换开关控制电路，信号比较判断电路得到空载信号后将判断结果传递给空载指示电路，驱动空载指示灯点亮作为缺位提醒。

1.2  电老炼监控系统的监控原理

该监控系统通过对老炼产品的实时监控，实现大电流断电保护及声光报警，小电流或开路声光报警，空载时启动空载开关并做出相应提示，从而达到产品全状态监控的目的。

1.2.1  产品正常状态

被老炼产品正常情况下，电流检测器监测到的取样信号通过空载开关加到信号比较判断电路，正常工作指示灯点亮。

1.2.2  产品电流增大或短路状态

被老炼产品电流增大或短路时，电流检测器监测到的取样信号通过空载开关加到信号比较判断电路，判断结果传送给大电流启动预处理电路，经处理后故障指示灯点亮，启动大电流断电保护电路，断开对被老炼产品的供电，同时启动声光报警电路，实现断电保护和声光报警。

1.2.3  产品电流减小或开路状态

被老炼产品电流减小或开路时，电流检测器监测到的取样信号通过空载开关加到信号比较判断电路，判断结果传送给小电流启动预处理电路，经处理后启动声光报警电路，从而实现电流减小或开路时声光报警功能。

1.3  关键器件可靠性分析

电流感应器决定了电老炼产品的检测精度和稳定度，电磁继电器决定了电老炼产品断电保护的及时性和有效性，二者對该系统的整体性能起着至关重要的作用，如图2所示。

1.3.1  检测精度及散热分析

检测器选用高功率、低阻抗、热稳定好的电流感应器。厂家所提供的电流感应器的热稳定性曲线图显示，工作温度在25 ℃及以下时检测精度最佳。为了减小工作及环境温度对电流检测器精度的影响，结合采用220 V交流风扇全工作周期风冷散热及铝合金机箱散热，使机箱内部温度稳定在10 ℃～20 ℃范围，确保电流检测器实时检测精度，从而有效控制了因系统连续工作的温度变化及环境温度变化对检测精度影响。

1.3.2  断电保护动作时间分析

选用小型高灵敏度电磁继电器，电流超限时能够及时有效地实施断电保护，可靠性得到有效保证。厂家提供的继电器资料显示，断电保护继电器的断电保护动作时间≤5 ms。

2  关键技术及解决措施

2.1  大电流断电保护技术

电流超限断电保护的同时实施声光报警和故障指示灯点亮，还需要将保护和报警维持足够长的时间，这是其中的技术难点。在检测电路中，电流检测器监测到被老炼产品电流增大或短路时，取样信号通过空载开关加到信号比较判断电路，判断结果传送给大电流启动预处理电路，经过处理后启动大电流断电保护电路，断开对被老炼产品的供电，而由于被老炼产品已经被实施断电，电流检测器已经无法监测到任何取样信号通过空载开关，无任何信号传送给信号比较判断电路，判断结果最终导致大电流断电保护电路失效、声光报警电路失效、故障指示灯无法点亮，产品又被重新加上电继续工作，致使产品未能得到有效保护。

由于被监控的产品工作电流小，分别为500 mA和1 A左右，需要同时监控多套产品，并且是每套产品实现全状态独立监控，在设计保护电路时为了突破技术难点，采用了可控硅阀门控制技术，使其每套产品能够独立实现全状态控制和提示，多套产品电老炼时，只要其中任意一个产品出现异常即可实施断电报警，不会影响到其他正常产品的电老炼。通过这项具有独立知识产权的发明专利技术（发明专利号：201910453874.5），实现了故障指示灯长亮，长时间断开对被老炼产品的供电，同时长时间维持声光报警，直到故障排除或人工报警复位，从而攻克了上述因电路失效而导致产品保护失效的技术难题。

2.2  空载识别技术

电老炼过程中，常常会有老炼夹具不满载情况出现。在无产品有空缺状态下，空缺位对应的电流感应器无正常信号取样被视为电流减小或开路，通过信号比较判断电路，判断结果传送给小电流启动预处理电路，启动声光报警电路。

为了满足使用需求而设计，将产品正常工作的电流取样采用虚拟模式，采取空载开关点对点控制，使其在空载状态下信号判断电路依然能够得到正常结果，同时将正常工作的指示灯切换到空载指示灯使其点亮，提示夹具中某个位置为空载状态。

2.3  定时开机、定时关机、开机延时上电技术

根据实际需要，生产现场提出了对产品的老炼定时开机、关机以及电老炼过程中的定时端点控制需求为了满足上述定时开关机需求，电路设计采用了小电流转换为大电流控制技术，以及开机启动后延时对老炼产品上电技术，实现了定时开机关机功能，解决了开机大电流对产品冲击的问题。

如图3所示，S2为交流220 V通断开关，控制系统内部交流供电状态;S1为控制+8 V电源总开关，开启后一路送给稳压控制电路供电，另一路加到大电流通路K3输入端，等候定时指令对N1进行状态控制，N1的导通与截止决定了K2小电流转换开关和K3大电流开关的动作，从而实现了定时开关机功能、小电流转换为大电流功能，K3开关触点承受的最大电流约300 A。

由于多套产品同时电老炼工作时，每组夹具满载总电流为30 A左右，多组夹具满载电源总电流限流设置超过100 A，在开机瞬间启动电流大，对老炼产品形成浪涌冲击，极易造成产品损坏。

为了避免上述现象对老炼产品的浪涌冲击，采用开机启动后对老炼产品延时上电控制技术，解决了开机大电流对产品冲击的问题。

如图4所示，+8 V供电加到K1输入端，等待约800 ms的延时指令来打通N2，使其与K1接通，输出+8 V供电给断电保护控制电路最后加到被电老炼产品，完成+8 V供电回路。回路中通过上电延时和三次开关转换，确保电老炼产品的安全和监控系统的稳定。

3  技术指标要求及实际达到的水平

根据生产无线电探测器对应型号的实际工作需要，特设定对电老炼监控系统的监控、保护、缺位提示、型号转换等功能技术指标要求，如表1所示。

4  电老炼监控系统应用前后对比

应用电老炼监控系统前，无线电探测器产品从加电工作开始直至48小时全过程电老炼结束，无任何监控保护措施，如图5所示。每批次几十上百套产品同时电老炼均由一台+8 V电源并联供电，电源输出总电流达100 A以上，由于并联的某套产品未加上电或者电老炼中途断电导致老炼失败并不知晓，再或者由于某套产品短路使得电流集中流向该产品而导致产品毁坏报废，从而影响产品质量和生产成本控制。

应用电老炼监控系统后，无线电探测器产品从加电工作开始直至48小时全过程电老炼结束，由电老炼监控系统实时全状态监控保护被电老炼产品，如图6所示。有效杜绝了多套产品电源并联供电、产品短路、开路等带来的诸多问题，从而有效提升了产品电老炼可靠性并且降低了毁坏报废率。

5  电老炼监控系统经济价值

该系统的经济价值主要体现在无线电探测器产品的损坏报废成本控制、生产过程的人工成本控制两大方面。产品成本上每年可节约207万元，人工成本上每年可节约18万元，两项成本加起来共计为225万元。

5.1  节约产品成本

按年生产任务6 900套计算，每调试一批电老炼产品25套～30套，损坏剔除1套～2套，如表2所示。年平均损坏报废比约为3%，每年约有207套产品损坏报废，每套售价1万元，每年可减少直接经济损失207万元（年产品损失=6 900×3%×10 000=207万元）。

5.2  节约人工成本

每调试一批滚动电老炼产品25套～30套，每批次连续48小时加电工作，由3人轮流值守监测产品电老炼工作全过程状态。按每人每月5 000元工资计算，每年可减少工资开支18万元。按上述数据计算，每年直接经济效益可达225万元。

6  电老炼监控系统有形无形效益

6.1  产品质量更有保证

该系统投入使用后，对产品实行100%全时电老炼监控，有效控制了产品电老炼过程零损坏率，如表3所示。有效控制了产品电老炼时供电插头插座接触不良引起的老炼失败，从而对产品质量可靠性、交付进度更有保障。

6.2  推广应用

该电老炼监控系统研制完成后的实物圖如图7所示，外观大方、结构合理、操作方便、功能齐全，是采用已获得发明专利的先进技术的控制系统。可根据个性化需求量身定制，实现监控功能全面、产品型号数量不受限的监控保护，适合军民领域推广应用。还可根据使用需求，量身定制远程定时启动引爆控制、远程定时关机控制、远程影像监控控制等功能。适合特定行业推广使用。

7  结  论

通过对无线电探测器电老炼监控系统的技术研究，突破了从单套监控到多套产品同时实时监控、分别独立保护、断电控制和声光报警功能的多项关键技术，完成了“无线电探测器多套电老炼监控系统的研制与应用”。该系统对监测电老炼过程中的异常产品具有早发现、早保护、早预警、早剔除、早处理的良好效果，有效杜绝了由于器件本身或装配原因引起电流增大甚至短路，引起印制板烧毁进而导致产品报废的弊端，对成本控制、增效降费起到关键作用，具有较好的经济效益和应用前景。

参考文献

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作者简介：胡宗旭（1970.08—），男，汉族，四川成都人，技师，研究方向：射频与探测技术。